于楼节制闸安全隐患及除险加固措施分析

李青英 郑风华

(山东省菏泽市洙赵新河流域工程管理处 274000)

刘 林

(黄河河口管理局 东营 257091)

1 工程概况

洙赵新河是鲁西南跨菏泽、济宁两市的大型防洪、排涝、灌溉的综合性河道，全长145.048km，流域面积4206km2。

于楼节制闸位于洙赵新河下游，干流桩号39+859处，山东省巨野县薛扶集乡境内，控制流域面积4030km2，肩负着流域内防洪、除涝、灌溉等多种重要任务，是一座大(2)型II等节制闸。该闸建成于1972年，为砌石无底坎开敞式结构，共 31孔，闸总长162.00m。原设计标准为3年一遇除涝，10年一遇防洪，设计流量610m3/s，校核流量1205m3/s。闸孔尺寸4.00m×4.60m，闸门高4.00m，正常蓄水量1027万m3。排涝面积4万hm2，设计灌溉面积0.67万hm2，年供水量173.33万hm2，保护下游耕地2.13万hm2，人口47万。水闸运行多年来，发挥了巨大的工程效益，使流域内抗旱、排涝、改碱、综合经济效益显著，由于近几十年来对水利工程投入不足，运行经费匮乏，水闸得不到及时维护、保养，导致常年带病运行，防洪与灌溉作用大大降低。

2 于楼节制闸存在的安全隐患

该闸历经近40年的运行，老化、损坏严重，已经影响到水闸的安全运行，工程不能满足抗旱、防洪要求，工程效益大大降低，经现场调查、检测、水力复核计算，总结得出，主要存在以下安全隐患。

2.1 过流能力不足

于楼节制闸工程等级为大(2)型Ⅱ等工程，2级建筑物。该闸原设计标准为3年一遇除涝，10年一遇防洪，经对现状过流能力复核计算，满足3年一遇除涝标准，但是遇10年一遇洪水位时，闸前水位高于闸门最大提升高度，工程防洪能力不满足要求。依据《防洪标准》(GB 50201—94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252—2000)，于楼节制闸最新规划设计除涝标准为5年一遇，防洪标准为50年一遇。依据规划设计指标，按照5年一遇除涝设计流量对水闸过流能力复核计算，不能满足过流要求，机架桥梁底高程低于50年一遇防洪水位，也不能满足防洪要求。

2.2 土石结构遭受破坏

于楼节制闸上、下游护坡和翼墙部分砂浆强度较低，存在剥蚀、开裂或脱落现象。浆砌石闸墩腐蚀严重，多处砌石砂浆隆起，其中一闸墩裂缝贯穿3块砌石。两岸边墩、翼墙和护坡有绕渗现象，部分填土被淘刷。桥头堡附近有绕渗发生，造成地基产生不均匀沉降，桥头堡倾斜、墙皮开裂并出现多处贯穿性裂缝，裂缝最宽达20mm。闸室地基土为粉土，易发生流土和接触冲刷破坏。消力池部分被冲毁。

2.3 混凝土结构老化破损

闸门槽存在破损现象，开裂明显。混凝土炭化严重，最大炭化深度为12.00mm。机架桥混凝土蜂窝严重，部分孔洞，局部混凝土剥落，多处露筋，露筋最长者为整跨长度，最大炭化深度为10.10mm。混凝土密实性差，一面板底面有一斜裂缝，长约1.30m，贯穿梁及面板，启闭机室顶漏雨。钢筋混凝土闸门最大炭化深度5.00mm，横梁上游贯穿性裂缝，存在安全隐患。

2.4 闸门、金属结构和电气设备毁坏严重，影响运行

闸门为钢筋混凝土格梁钢丝网水泥平面闸门。闸门混凝土剥落、露筋、裂缝现象严重。构件连接情况差，行走机构老化，滑轮锈蚀无法转动，加大了闸门的开启难度。自2004年启闭机进行了更换，启闭形式由升卧式启闭方式改为直升式，启闭机运行情况有所改善。20kVA变压器和30kW备用柴油发电机组已运行多年，闸门控制柜陈旧，输电线路老化、局部发生漏电现象，避雷线太低，不安全。

2.5 观测设施落后

安全观测设施落后，缺乏有效的观测记录。

2.6 其他

闸前淤积严重，降低了河道蓄水能力。交通桥原设计标准低，已经不能满足当地经济发展的交通要求，而且桥面高程低于防洪水位，影响行洪。连接水闸的防汛道路为土路，路况差。

3 病险原因分析

造成于楼闸病险的成因主要有以下几个方面:

a.于楼节制闸建成于1972年，已运行将近40年，由于长期运行，工程老化严重，其安全性及使用功能衰退。

b.受当时经济环境、技术条件的限制，工程从开始建设实施时，缺乏完整的地质资料和设计资料，工程一边设计一边施工。当时建设标准偏低，技术水平有限，施工设备落后，施工队伍不专业，工程施工质量差。再加上长期运行过程中配套设施欠缺，启闭设备落后，水闸管理和运行困难，水闸受到一定程度的损坏，又得不到及时维修。

c.于楼节制闸建设时间早，当时设计没有统一标准，设计时没有充分考虑耐久性要求，更没有考虑环境污染对工程的影响，地震设防烈度为6度，地震设计标准偏低。水闸长期处于不良的运行工况，并且缺少有效的保护性措施，使水闸提前进入老化期。

d.由于管理单位的管理经费不足，运行设备落后，观测设施简陋，对水闸缺乏有效的观测记录，给水闸日常运行和管理工作带来一定的困难。

e.随着近几年当地工农业经济迅速的发展，工农业生产对河道带来的污染日趋严重，水闸在这样不良的运行环境下，长期浸在水下的混凝土和浆砌石结构受到不同程度的侵蚀，加快了水闸结构老化程度，如果不及时采取保护措施，将危及闸体结构安全。

4 于楼节制闸除险加固措施

针对节制闸的病险程度和原因，充分考虑当今工程施工的先进技术、先进工艺和新材料的应用，提出以下水闸工程除险加固的措施和建议。

4.1 提高节制闸过流能力的措施

于楼节制闸在防洪标准和过闸流量上虽然不能满足要求，但主体结构基本完好，闸室稳定性能够满足要求，建议在除险加固时考虑保留原闸室，按照规划批复的防洪标准、设计流量和设计水位，通过扩建闸孔和加高机架桥墩来提高过流能力，其余附属设施相应进行加固改造。

4.2 土石结构的除险加固措施

对破坏严重的护坡砌石建议进行拆除翻新;对砂浆脱落、遭受腐蚀的翼墙、闸墩砌石等结构，可用高强砂浆修补和勾缝;对存在绕渗现象的边墩、翼墙和护坡，采用防渗墙围封后再进行灌浆，并在上、下游翼墙和岸墙背后增设刺墙;对发生不均匀沉降的局部位置，可采用静压灌浆技术，恢复其高程。对由于消力池、消力坎等消能设施受破坏，水流冲刷造成的基底淘空，采取回填砂砾料或灌浆，填充基础底下的空隙。同时维修消力池、消力坎等消能设施，避免进一步破坏。

4.3 混凝土结构的除险加固措施

对破损的闸门、闸门槽等混凝土结构进行修补，锈蚀严重的钢筋进行除锈处理;对混凝土表面裂缝，采用先在其表面凿槽，再用预缩水泥砂浆、快凝砂浆或环氧砂浆进行修补;对混凝土结构的贯穿性裂缝，可采用凿槽封闭再钻孔灌浆的方法进行处理。

4.4 金属结构和电气设施等的除险加固措施

对闸门连结构件、行走机构和锈蚀的滑轮进行更换;变压器、发电机组等电气设施进行更新改造。

4.5 增设观测设施

根据水闸运行管理要求，恢复或完善安全监测等必要的设备设施。

4.6 其他的除险措施

对于水闸上、下游淤积的的情况，可通过清淤减轻河道淤积。改造交通桥，提高交通标准，并提高桥面高程至防洪水位以上。修建必需的防汛道路。

5 结语

通过分析于楼节制闸病险问题和原因发现，要想彻底解决该闸病险问题，还需要进一步对水闸现状进行过流能力复核计算、渗流稳定性计算、消能设施的复核计算以及水闸不同工况下的抗滑稳定性计算，对水闸作出更准确的安全鉴定。然后，再从水闸规划设计标准、改造加固项目、施工方法、采用材料和工艺等方面，进行除险加固技术措施研究。同时还要对水闸除险加固后的运行管理制度进行科学探讨，制定水闸安全运行的制度保障体系，为水闸以后正常运行提供安全保证。❋